Перейти к содержимому
7
Оценка аппарата после первого полёта

Оценка аппарата после первого полёта #17

Mission Planner для технического персонала · Урок 17 из 43 · Модуль 2. Ввод аппарата в эксплуатацию

Тяга висения, уровень вибраций, последовательная проверка режимов и особенности первого полёта самолёта.

Здоровая силовая установка выдаёт статическую тягу вдвое больше взлётной массы. Это соответствует MOT_THST_HOVER около 0,3 и оставляет запас на ветер и манёвр.

Содержание

1. Цели урока

После этого урока вы будете понимать:

  • как интерпретировать значение MOT_THST_HOVER и откуда оно берётся;
  • какой уровень вибраций считать нормой и что такое clipping;
  • по какой оси вибрирует аппарат и что это говорит о причине;
  • в каком порядке проверять режимы полёта;
  • как по логу отличить проблему компаса от проблемы тюнинга;
  • чем отличается процедура первого полёта самолёта.
↑ К оглавлению

2. Оценка тяги висения

Откуда берётся значение

MOT_THST_HOVER — доля тяги, необходимая для висения, число от 0 до 1. Прошивка определяет её сама и постепенно подтягивает к среднему выходу на моторы, пока аппарат ровно висит. Отвечает за это параметр MOT_HOVER_LEARN: 0 — обучение выключено, 1 — обучать без сохранения, 2 — обучать и сохранять. По умолчанию 2, поэтому после нескольких полётов значение устанавливается само.

 

thst_hover_learning_29a02.jpeg

 

Так выглядит обучение в логе. Красная линия CTUN.ThO — фактический выход на моторы, зелёная CTUN.ThH — то, что прошивка считает тягой висения. Вторая медленно подтягивается к первой

Обучение идёт не во всех режимах: Значение уточняется только в режимах с автоматическим газом — ALT_HOLD, LOITER, POSHOLD и подобных. В STABILIZE и ACRO газом управляет пилот напрямую, и обучение не работает. Если вы летали только в STABILIZE, значение осталось заводским — 0,35.

Задать значение вручную тоже можно: скачайте лог, посмотрите поле CTUN.ThO на участке ровного висения и впишите это число.

Как читать значение

ЗначениеОценка
0,15–0,25 Избыточная тяга; аппарат резкий, но энергоэффективность и управляемость на малом газу хуже
0,25–0,40 Оптимальный диапазон
0,40–0,55 Тяжеловат; сокращается запас на манёвр и на ветер
≥ 0,55 Перегружен. Полёты опасны: при порыве ветра или отказе одного мотора не хватит тяги
Правило удвоенной тяги: Здоровая силовая установка мультиротора выдаёт статическую тягу примерно вдвое больше взлётной массы. Это соответствует MOT_THST_HOVER около 0,3–0,35 и оставляет запас на манёвр, ветер и постепенную потерю ёмкости батареи.
Границы значения жёстко ограничены прошивкой: Что бы ни намерило обучение, значение не выйдет за пределы 0,125–0,6875. Если ваш аппарат упёрся в верхнюю границу, дело не в настройке: он физически перегружен, и никакая правка параметра это не исправит.
↑ К оглавлению

3. Первая оценка вибраций

Что показывает VIBE и откуда берутся эти числа

После первого висения скачайте лог (DATA → DataFlash Logs → Download) и постройте график сообщения VIBE — поля VibeX, VibeY, VibeZ.

Это не «уровень тряски» в бытовом смысле, а стандартное отклонение показаний основного акселерометра в м/с². Считается оно так: сырые показания фильтруются на 5 Гц — получается «пол вибраций», то есть медленное движение самого аппарата. Затем берётся разница между сырым значением и этим полом, возводится в квадрат, фильтруется на 2 Гц, и из результата извлекается корень. Собственное движение аппарата в число не попадает — остаётся только дрожь.

Смотреть надо и в реальном времени, и по логу: Щелчок по надписи Vibe в HUD показывает текущие значения — этим вы пользовались в уроке 16 на предполётной проверке. Но короткое висение на земле мало что говорит: вибрации растут со скоростью и на манёврах. Для оценки нужен полёт хотя бы на несколько минут, причём не только висение.

Два графика вибраций за минуту полёта: слева уровень 2–5 м/с², справа выбросы выше 30 м/с² с обозначенными порогами 15 и 30

Слева — здоровый уровень вибраций: линия держится в пределах 5 м/с² и к жёлтой черте даже не приближается. Справа — аппарат, которому нужна механика: значения всё время выше жёлтой отметки 15, а на 35-й секунде уходят за красную черту 30 с риском clipping

Пороги и что делать при превышении

Уровень VIBEОценкаЧто делать
до 15 м/с² Хорошо Ничего
15–30 м/с² Приемлемо Балансировка винтов даст запас
30–60 м/с² Проблемно Возможны сбои удержания высоты и позиции. Искать причину
выше 60 м/с² Опасно Удержание высоты и позиции почти наверняка откажет. Летать нельзя
Порог одинаков для всех трёх осей: Официальная граница ArduPilot — 30 м/с² по любой из осей, без разделения на X, Y и Z. Отдельные пороги вроде «15 по горизонтали, 20 по вертикали» встречаются в старых руководствах, но в документации их нет. Ориентируйтесь на 30, а к 15 стремитесь как к запасу.

Причины повышенных вибраций в порядке частоты:

  1. Небалансные винты — самая частая причина. Балансировка занимает пять минут и решает большинство проблем.
  2. Небалансные или изношенные моторы — люфт подшипника, погнутый вал.
  3. Жёсткое крепление контроллера к раме без демпферов.
  4. Провода, натянутые от контроллера к раме, — они передают вибрацию напрямую.
  5. Резонанс рамы: недотянутые лучи, треснувший карбон.
  6. Слишком мягкие демпферы: контроллер «плавает» и создаёт низкочастотный резонанс.

Clipping — красная черта

Счётчики Clip0, Clip1, Clip2 (по одному на каждый акселерометр) увеличиваются каждый раз, когда датчик упирается в предел диапазона — примерно ±16 g. Каждое такое событие означает, что реальное ускорение измерить не удалось и в оценку положения ушло заниженное значение.

vibe_bad_clipping_36116.png

Аппарат с серьёзной проблемой. Вверху вибрации уходят за 60 м/с², внизу счётчики Clip0 и Clip1 растут ступенями и достигают 900. Красные метки Err: EKF_CHECK — прошивка сама зафиксировала, что оценка положения развалилась

Ненулевой clipping — это потерянные данные, а не «просто тряска»: Фильтрация здесь не спасает: фильтр обрабатывает то, что измерено, а при clipping измерения уже нет. Устраняется только механически — балансировкой, демпферами, затяжкой рамы. Растущий по ходу лога счётчик означает, что удержание позиции может отказать в любой момент.
Единичные срабатывания допустимы: Документация ArduPilot считает нормой ноль, но небольшие числа — менее 100 за полёт — обычно не страшны, особенно если пришлись на жёсткую посадку. Тревожит не сам факт, а непрерывный рост счётчика в течение полёта.

Диагностика по осям

По тому, какая ось шумит, можно сузить круг причин:

КартинаВероятная причина
X и Y высокие оба Подшипник мотора или балансировка винтов. Либо всему контроллеру не хватает демпфирования
Высокая только X или только Y Крепление контроллера: провод давит или упирается, демпферы работают по одной оси лучше, чем по другой
Высокая Z Винт с погнутой или неровной лопастью, вертикальный люфт вала мотора
В висении хорошо, на скорости растёт Аэродинамика планера или порывы ветра, а не механика

Подробный разбор вибраций, фильтров и настройки полосы — в уроке 18. Здесь достаточно понять, годится аппарат к дальнейшим полётам или нет.

↑ К оглавлению

4. Проверка режимов по возрастанию

Последовательность проверки

Отработайте режимы последовательно, каждый — по 1–2 минуты, с готовностью вернуться в STABILIZE. Порядок не случаен: каждый следующий режим опирается на большее число датчиков, и отказ проще опознать, когда предыдущий уровень уже проверен.

ШагРежимЧто проверяем
1 STABILIZE Отклик, отсутствие колебаний, разумный расход стиков
2 ALT_HOLD Удержание высоты: дрейф не более ±0,5 м; отсутствие «дыхания» по высоте
3 LOITER Удержание точки: круг радиусом не более 1–2 м при штиле
4 POSHOLD Управляемость, торможение при отпускании стиков
5 RTL С расстояния 30–50 м; проверить набор высоты, возврат, снижение
6 AUTO Простая миссия из трёх точек на малой высоте
Почему именно этот порядок: STABILIZE не требует ничего, кроме гироскопов. ALT_HOLD добавляет барометр. LOITER и POSHOLD — GPS и компас. RTL и AUTO — всё перечисленное плюс исправную точку дома и логику навигации. Отказавший на шаге 3 аппарат не имеет смысла проверять на шаге 5: причина уже найдена. Разбор самих режимов — в уроке 13.

Круги в LOITER: компас или тюнинг

Toilet bowl effect: Если в LOITER аппарат описывает круги увеличивающегося радиуса — это классический признак ошибки компаса: рассогласование между направлением, куда, по мнению автопилота, он летит, и реальным. Возвращайтесь в STABILIZE, садитесь, перекалибруйте компас или используйте MagFit по логу (урок 10).

Отличить это от проблемы тюнинга просто. Проблема компаса — медленная, по траектории: углы отрабатываются точно, аппарат слушается стиков, но упорно уходит по спирали. Проблема тюнинга — быстрая, по углам: аппарат мелко дрожит или раскачивается, а точку при этом держит.

Проверить помехи компаса по логу можно так: постройте mag_field и газ на одном графике. Скачки поля до 30 % при поднятии газа — норма, 30–60 % — серая зона, выше 60 % — сильная помеха от силовой проводки.

↑ К оглавлению

5. Первая оценка тюнинга по логу

Полноценный тюнинг — тема модуля 3, но одну проверку стоит сделать сразу после первого полёта. Она отвечает на вопрос: аппарат вообще выполняет то, что ему приказывают?

Постройте на одном графике две величины из сообщения ATT: DesRoll — угол крена, который запросил автопилот, и Roll — угол, который получился фактически. То же для тангажа: DesPitch и Pitch.

att_roll_desroll_59dd7.png

 

График лога: запрошенный угол крена и фактический идут почти совпадая, в конце фактический начинает колебаться

Красная линия — запрошенный угол, зелёная — фактический. Слева они идут почти вместе: аппарат отрабатывает команды. Справа, после 4600, фактический угол начинает быстро колебаться при спокойной команде — так выглядит перетюненный рейт-контур

Что видно на графикеЧто это значит
Линии почти совпадают, фактическая чуть запаздывает Норма. Небольшое отставание есть всегда
Фактический угол заметно меньше запрошенного Коэффициенты занижены либо не хватает тяги
Фактический угол мелко дрожит при спокойной команде Коэффициенты завышены — та самая причина горячих моторов из урока 16
Фактический угол «догоняет» с перелётом и раскачкой Избыточная D-составляющая или слишком высокая P
Не спешите править коэффициенты: Если расхождение небольшое, оставьте как есть — тюнингом займётесь в модуле 3, начиная с урока 20, и правильный порядок такой: сначала вибрации и фильтры, только потом PID. Настраивать PID при высоких вибрациях бессмысленно — регулятор будет отрабатывать шум.
↑ К оглавлению

6. Особенности первого полёта самолёта

Порядок для ArduPlane отличается:

  1. Проверка поверхностей в MANUAL на земле: стик вправо — правый элерон вверх, стик на себя — руль высоты вверх.
  2. Проверка автоматической стабилизации в FBWA: наклоняете самолёт вправо руками — элероны отклоняются на противодействие. Обратная реакция означает неверный реверс сервопривода или ориентацию платы.
  3. Проверка датчика воздушной скорости: подуйте в трубку Пито, показания должны расти.
  4. Взлёт с рук или с катапульты в режиме FBWA (не в MANUAL).
  5. Набор безопасной высоты 80–100 м.
  6. Проверка триммирования: в FBWA при отпущенных стиках самолёт должен лететь прямо и не терять высоту.
  7. Проверка режима FBWB и удержания высоты.
  8. Проверка LOITER на безопасной высоте.
  9. Проверка RTL с удаления 200–300 м.
Почему первый взлёт в FBWA, а не в MANUAL: В MANUAL автопилот не вмешивается вообще — стик идёт прямо на сервоприводы. Любая ошибка реверса или триммирования проявится в первые секунды, когда самолёт ещё на высоте пары метров и исправлять некогда. В FBWA прошивка удерживает углы в заданных пределах и сама выравнивает машину при отпущенных стиках, давая время разобраться. Разбор режимов самолёта — в уроке 14.
Триммирование ArduPlane: Не используйте триммеры передатчика — они смещают нейтраль канала и рассогласовывают её с калибровкой RC. Правильных путей два. Первый: включить SERVO_AUTO_TRIM = 1 — прошивка сама подстроит нейтрали сервоприводов в стабилизированных режимах, пока самолёт летит близко к горизонту, и сохранит их. Уход от центра при этом ограничен 20 %. Второй: выровнять самолёт в горизонтальном полёте и щёлкнуть тумблером с функцией RCn_OPTION = 155 — текущее положение сервоприводов и стиков запишется как нейтраль.
↑ К оглавлению

7. Практика

Задания выполняются в симуляторе SITL и не требуют реального аппарата. Команды подаются в консоли MAVProxy — как её поднять, разобрано в уроке 16.

Задание 17.1. Полный цикл первого полёта в SITL

Выполняется в симуляторе SITL, реальный аппарат не требуется.

  • Запустите SITL мультиротора, добавьте ветер: param set SIM_WIND_SPD 5, param set SIM_WIND_DIR 270.
  • Пройдите последовательность режимов из раздела 4: STABILIZE → ALT_HOLD → LOITER → POSHOLD → RTL. По минуте на каждый.
  • Посадите аппарат, выполните дизарминг и скачайте лог: DATA → DataFlash Logs → Download.
  • Постройте CTUN.ThO и CTUN.ThH. Совпало ли значение MOT_THST_HOVER с тем, что показывает param show MOT_THST_HOVER?
  • Постройте ATT.Roll и ATT.DesRoll. Насколько велико расхождение и есть ли колебания?

Задание 17.2. Обучение тяге висения

Выполняется в симуляторе SITL, реальный аппарат не требуется.

  • Задайте заведомо неверное значение: param set MOT_THST_HOVER 0.6.
  • Повисите две минуты в STABILIZE, затем проверьте параметр. Изменился ли он?
  • Перейдите в ALT_HOLD, повисите ещё две минуты и проверьте снова. Объясните разницу.
  • Установите param set MOT_HOVER_LEARN 0 и повторите опыт в ALT_HOLD. Что изменилось?

Задание 17.3. Диагностика вибраций и clipping

Выполняется в симуляторе SITL, реальный аппарат не требуется.

  • Задайте искусственные вибрации от моторов: param set SIM_VIB_MOT_MAX 8. Выполните полёт, скачайте лог, постройте VIBE и счётчики Clip.
  • Повышайте SIM_VIB_MOT_MAX с шагом и найдите значение, при котором счётчики Clip начинают расти.
  • На этом уровне попробуйте удержать точку в LOITER в течение минуты. Опишите, как изменилось поведение.
  • Верните param set SIM_VIB_MOT_MAX 0 и убедитесь, что уровень вернулся к норме.

Задание 17.4. Порядок проверки режимов

Выполняется в симуляторе SITL, реальный аппарат не требуется.

  • Отключите имитируемый GPS: param set SIM_GPS1_ENABLE 0, перезапустите симулятор.
  • Пройдите последовательность режимов заново. На каком шаге проверка останавливается и какое сообщение выдаёт прошивка?
  • Верните SIM_GPS1_ENABLE 1. Сколько времени уходит на восстановление фикса до 10 спутников?
  • Объясните, почему LOITER стоит в списке раньше RTL, а не наоборот.
↑ К оглавлению

8. Проверьте себя

Сформулируйте ответ своими словами, прежде чем сверяться со справочником ответов.

  • О чём говорит MOT_THST_HOVER = 0,58 и что с этим делать?
  • Вы летали полчаса в STABILIZE, а MOT_THST_HOVER остался равен 0,35. Прошивка неисправна?
  • Чем опасен ненулевой счётчик clipping и почему его нельзя устранить фильтрацией?
  • Вибрации по X и Y около 25 м/с², по Z около 10. Где искать причину?
  • Как отличить проблему компаса от проблемы тюнинга по поведению аппарата в LOITER?
  • Почему для самолёта первый взлёт выполняется в FBWA, а не в MANUAL?
↑ К оглавлению

9. Чек-лист самопроверки

Урок освоен, если каждый пункт выполнен на практике:

  • MOT_THST_HOVER лежит в диапазоне 0,25–0,40
  • Уровень VIBE ниже 30 м/с² по всем трём осям, счётчики Clip не растут
  • Режимы проверены по возрастанию автономности
  • Лог первого полёта скачан, построены CTUN.ThO и ATT.Roll с ATT.DesRoll

Результат: все пункты выполнены — переходите к следующему уроку.

↑ К оглавлению

10. Что дальше

↑ К оглавлению
  • мод. : Вторник, 08 сентября 2026
Оценка аппарата после первого полёта